Han pasado ochenta años desde que arrancó ENIAC. Fue la primera computadora de propósito general. Construido por los investigadores de Penn J. Presper Weckert y John Mauchly. Funcionó con electrones. Esa sigue siendo la base de su computadora portátil en este momento.
Pero los electrones están chocando contra una pared.
A medida que los modelos de IA aumentan, el hardware cruje. Los electrones llevan carga. Esa carga crea fricción, resistencia y calor. Desperdiciamos energía luchando contra la termodinámica sólo para evitar que los chips se derritan. Las limitaciones son físicas, duras e inmediatas.
Bo Zhen, físico de Penn, no espera mejores fans. Él está mirando la luz.
Fotones. Se mueven rápido. Masa cero. Sin cargo. Se deslizan a través de las fibras sin perder mucha energía. Excepto que son terribles hablando entre ellos. Los fotones son fantasmas. Pasan directamente a través de las puertas lógicas que las computadoras necesitan para cambiar y tomar decisiones. Li He, coautor de un nuevo estudio, lo expresa sin rodeos.
“Debido a que tienen carga neutral y tienen masa en reposo cero… esa neutralidad significa que apenas interactúan, lo que los hace malos en la lógica de conmutación de señales”.
Entonces tienes los mensajeros más rápidos, pero son inútiles para las matemáticas. O eso parecía.
Hacer que la luz se comporte como materia
El equipo de Zhen encontró una solución. No obligaron a los fotones a ser sociales. Los injertaron en otra cosa.
Crearon excitones-polaritones en un semiconductor atómicamente delgado. Mitad luz, mitad electrón. Una cuasipartícula. ¿El resultado? Mantienes la velocidad de la luz. Pero ahora tiene peso. Interactúa. Puede cambiar señales. Puede calcular.
La mayoría de los chips fotónicos actuales hacen trampa. Usan luz para el largo plazo, las partes de transferencia de datos. Pero en el momento en que alcanzan un paso no lineal, como una función de activación en las redes neuronales, convierten la señal nuevamente en electricidad. Convertir. Calcular. Convertir de nuevo.
Ese ida y vuelta es lento. Come poder. Niega los beneficios.
La demostración de Zhen se saltó al intermediario. Conmutación de todas las luces. ¿El costo de la energía? Cuatro cuatrillonésimas de julio. Eso es prácticamente nada. Menos energía que hacer parpadear un pequeño LED.
No más conversiones
Si esto aumenta, las implicaciones serán confusas pero prometedoras. Los futuros chips de IA podrían consumir datos directamente de los sensores de las cámaras. No se requiere traducción eléctrica. Enciende, apaga y el resultado está listo.
Reduce la factura energética de los sistemas masivos de IA. Tal vez. Si podemos construir las cosas a escala. También hay rumores sobre el soporte de funciones de computación cuántica. Los primeros días, obviamente.
¿Quién recibe primero los chips? Los laboratorios. Siempre los laboratorios.
El artículo, titulado “Nanocavidad fuertemente no lineal…”, apareció en Physical Review Letters en abril pasado. Zhen ocupa la cátedra Jin K. Lee. Solía trabajar con He, ahora profesor asistente en Montana State. Zhi Wang y Bumho Kim también ayudaron.
El dinero provino de la Oficina de la Marina y de la Fundación Sloan. La obra existe ahora. Los obstáculos de ingeniería también lo hacen.
Es posible que pronto nos quedemos sin luz. O simplemente podríamos quemarnos más rápido tratando de obligar a los electrones a seguir el ritmo. De cualquier manera, la corriente está cambiando.
